2.2 气体的等温变化（第2课时 玻意耳定律）课时练习-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 分层递进设计，从基础概念应用到综合情境分析，强化玻意耳定律理解与科学思维培养，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级|玻意耳定律基本应用、p-V图像、静止系统压强计算|以选择为主，如洗衣机进水情境（题1），直接考查定律核心内容，夯实物理观念| |B级|动态情境分析（玻璃管移动）、气压计原理、压强计算综合|结合生活实验（题8自制气压计），需关联力学平衡，提升科学推理能力| |C级|加速系统中气体状态分析|如自由释放玻璃管（题12），融合牛顿运动定律，培养复杂问题建模能力，体现科学思维高阶要求|

2　气体的等温变化 第2课时　玻意耳定律 A级 必备知识基础 一、玻意耳定律 1.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气(　　) A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大 C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小 2.一定质量的气体,压强为3×105 Pa,保持温度不变,当压强减小了2×105 Pa时,体积变化了4 L,则该气体原来的体积为(　　) A. L B.2 L C. L D.3 L 二、气体等温变化的p-V图像及p-图像 3.一定质量的气体在不同温度下的两条等温线如图所示,则下列说法正确的是(　　) A.从等温线可以看出,一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成反比 B.一定质量的气体,在不同温度下的等温线是相同的 C.一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积的乘积越小 D.由图可知T1>T2 4. 一定质量的气体经历一系列状态变化,其p-图线如图所示,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab线段延长线过坐标原点,dc线段与p轴垂直,da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　) A.a→b,压强减小,温度不变,体积增大 B.b→c,压强增大,温度降低,体积减小 C.c→d,压强不变,温度升高,体积减小 D.d→a,压强减小,温度升高,体积不变 三、静止或匀速运动系统中封闭气体压强的计算 5. 如图所示,一竖直放置、开口向上的足够长的粗细均匀的试管,用长度为5 cm的水银柱将一定质量的气体封闭在管内。当气体的热力学温度为300 K时,气柱长15 cm,大气压强相当于75 cm高的水银柱产生的压强且保持不变。现把试管顺时针缓慢旋转至水平,假设该过程中气体的温度不变,则管内气柱的长度变为(　　) A.14 cm B.16 cm C.18 cm D.20 cm 四、容器加速运动时封闭气体压强的计算 6.如图所示,同一房间中有A、B、C三根完全相同的玻璃试管,管内各用一段相同长度的水银柱封闭了相等质量的空气。现使A管由静止沿光滑斜面下滑;B管轻放在粗糙斜面上,之后下滑;C管以初速度v沿粗糙斜面上滑过程中,当水银柱与玻璃管位置相对稳定时,三管内的气柱长度L1、L2、L3之间的大小关系为(　　) A.L1>L2>L3 B.L2>L3>L1 C.L2>L1>L3 D.L3>L1>L2 B级 关键能力提升 7.(2026镇江一模)如图所示,把上端封闭、下端开口的玻璃管竖直插入水中后,将玻璃管缓慢向下移动。若管内气体温度保持不变,则管内气体(　　) A.压强小于大气压强 B.内能增大 C.单位体积内的分子数保持不变 D.单位面积上分子撞击器壁的作用力变大 8.如图所示,小明在实验课上自制一个气压计:他先在一个瓶子中装入适量带颜色的水,再取一根两端开口的透明细玻璃管,在玻璃管外壁画上刻度,穿过橡皮塞插入水中,从管口向瓶内吹入少量的气体,水沿玻璃管上升到瓶口以上。关于自制气压计,下列说法正确的是(　　) A.大气压强在数值上等于玻璃管内水柱产生的压强 B.小明提着瓶子从一楼到楼顶,玻璃管内水柱高度逐渐升高 C.小明提着瓶子从一楼到楼顶,瓶内气体压强始终小于外界大气压强 D.若瓶外是标准大气压强,则瓶子内外的气压差为105 Pa 9.如图所示,一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向下竖直插入水银槽中,管内封有一定质量的理想气体,体积为V,管内外水银面高度差为h。现保持温度不变,将玻璃管缓慢下压一小段距离。设外界大气压不变,忽略槽内水银面高度变化。则(　　) A.V变大,h变大 B.V变小,h变小 C.V变小,h变大 D.V变大,h变小 10.若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强。 11.(2026江苏二模)如图为测量文物体积的一种装置示意图,该装置封闭时总体积为V0,其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度,装置底部与活塞式抽气筒连接,将一文物放于其中封闭后,传感器显示内部温度为27 ℃,气压为p0,将空气视为理想气体。现将活塞推杆向右缓慢移动,当气筒的体积为V0时,气压传感器显示温度为27 ℃,压强为p0,求该文物的体积。 C级 学科素养培优 12.(2025徐州三模)如图所示,竖直玻璃管内用水银封闭了一段空气柱,水银与玻璃管的质量相等。现将玻璃管由静止释放,忽略水银与玻璃管间的摩擦,重力加速度为g,则(　　) A.释放瞬间,水银的加速度大小为g B.释放瞬间,玻璃管的加速度大小为2g C.释放瞬间,水银内部各处压强相等 D.释放后,水银与玻璃管始终以相同速度运动 参考答案 1.B　 解析 由题图可知空气被封闭在细管内,洗衣缸内水位升高时,被封闭的空气体积减小,根据玻意耳定律可知,压强增大,B选项正确。 2.B　 解析 设该气体原来的体积为V1,由玻意耳定律知压强减小,气体体积增大,则p1V1=p2(V1+ΔV),代入数据解得V1=2 L,B正确。 3.A　 解析 由等温线的物理意义可知,A项正确;对于一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积乘积越大,等温线的位置越高,B、C、D项错误。 4.A　 解析 由题图可知,a→b,温度不变,体积增大,压强减小,A项正确;b→c,温度升高,压强增大,体积增大,B项错误;c→d,压强不变,温度降低,体积减小,C项错误;d→a,压强减小,温度降低,体积不变,D项错误。 5.B　 解析 设试管在竖直时封闭气体压强为p1,长度为l1,体积为V1,大气压强为p0,试管横截面积为S,水银柱高度为H;当试管旋转至水平方向时,封闭气体的压强为p2,长度为l2,体积为V2。当试管处于竖直平衡状态时有p1=p0+ρgH,V1=Sl1,当试管处于水平方向时有p2=p0,V2=Sl2,由于气体温度不变,则根据玻意耳定律有p1V1=p2V2,代入数据解得l2=16 cm,故选B。 6.D　 解析 设大气压为p0,玻璃试管的横截面积为S。对A管:A管由静止沿光滑斜面下滑,以水银为研究对象根据牛顿第二定律可得mgsin 45°+p0S-pAS=maA,对管和水银整体有Mgsin 45°=MaA,联立可得p0=pA;对B管:以水银为研究对象,根据牛顿第二定律得mgsin 45°+p0S-pBS=maB,对管和水银整体有Mgsin 45°-f=MaB,可得pB>p0;对C管:以水银为研究对象,根据牛顿第二定律得mgsin 45°+p0S-pCS=maC,对管和水银整体有Mgsin 45°+f=MaC,可解得pC<p0,所以可得pB>pA>pC,根据玻意耳定律pV=C和V=LS得L2<L1<L3,故选D。 7.D　 解析 玻璃管下压时,管内气体所处深度增加,外界大气压强p0不变,但管内气体上方水柱的高度h增大,根据液体压强公式,管内气体压强为p=p0+ρgh,由于h增大,故管内气体压强p增大且大于大气压强,故A错误;管内气体温度保持不变,则气体内能不变,故B错误;根据玻意耳定律可知pV=C,因下压过程中压强 p增大,故气体体积V减小,单位体积内的分子数增大,故C错误;气体温度不变,压强增大,根据压强的微观解释可知,单位面积上分子撞击器壁的作用力变大,故D正确。 8.B　 解析 设大气压强为p0,水柱高为h,瓶内气体压强为p=p0+ρgh,解得p0=p-ρgh,A项错误;根据p=p0+ρgh,小明提着瓶子从一楼到楼顶,封闭气体的压强不变,大气压强减小,玻璃管内水柱高度逐渐升高,B项正确;根据p=p0+ρgh,小明提着瓶子从一楼到楼顶,瓶内气体压强始终大于外界大气压强,C项错误;根据p=p0+ρgh解得p-p0=ρgh,D项错误。 9.B　 解析 设水银柱上方空气压强为p气,以试管内水银柱为研究对象,则有p气+ρgh=p0,现保持温度不变,将玻璃管缓慢下压一小段距离,则管内水银柱上方的空气体积减小,气体压强增大,而此时外界大气压强不变,因此,管内水银柱的高度减小。故选B。 10.甲:p0-ρgh,乙:p0-ρgh,丙:p0-ρgh,丁:p0+ρgh1,戊:p戊a=p0+ρg(h2-h1-h3);p戊b=p0+ρg(h2-h1) 解析 设题图中各封闭气体的压强为p甲、p乙、p丙、p丁、p戊。在题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p甲S+ρghS=p0S 所以被封闭气体的压强p甲=p0-ρgh 在题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下 有p乙S+ρghS=p0S 解得被封闭气体的压强p乙=p0-ρgh 在题图丙中,仍以B液面为研究对象,有p丙+ρghsin 60°=p0 所以被封闭气体的压强p丙=p0-ρgh 在题图丁中,以液面A为研究对象,由二力平衡得p丁S=(p0+ρgh1)S 所以被封闭气体的压强p丁=p0+ρgh1 在题图戊中,从开口端开始计算:右端为大气压强p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强为p戊b=p0+ρg(h2-h1) 而a气柱的压强为p戊a=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3)。 11.V0 解析 将活塞推杆向右缓慢移动,当气筒的体积为V0时,设文物的体积为V。由气体玻意耳定律得p0(V0-V)=p0,解得V=V0。 12.B　 解析 释放瞬间,水银的运动状态不变,加速度为零,故A项错误;对玻璃管,根据牛顿第二定律有mg+p1S-p0S=ma,对水银,有mg+p0S=p1S,联立解得a=2g,故B项正确;释放瞬间,水银内部各处压强不相等,故C项错误;释放后,由于玻璃管和水银加速度不同,所以二者运动的速度不相等,故D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $